孫嘉璐從小學舞蹈，2012年，考入北京電影學院表演專業。2014年，當孫嘉璐還是學生時，就參與了諜戰劇《孤戰》的演出，在劇中扮演馮恩鶴老師的女兒。

2015年3月，參演由馬魯劍執導的民國懸疑劇《浴血重生》，在劇中飾演的黃儀佳與喬振宇扮演的譚振剛是青梅竹馬的戀人，而她也因此正式開始演藝生涯；同年，參演黔南形象宣傳系列微電影《夏日朵朵》；6月，參演由潘小楊執導的家庭倫理劇《未婚爸爸》，飾演一位美國長大的富家女黎珊珊；10月，與錢泳辰、斯琴高娃合作主演了農村題材類電視劇《苦樂村官》，在劇中飾演女一號梅花。2016年，參演都市情感劇《愛歸來》，飾演海歸設計師高明慧，與王耀慶飾演的高明修是同父異母的兄妹，是一位勝負欲強烈的職場女生；7月，搭檔鄭智薰、宋茜出演青春偶像劇《八月未央》，在劇中飾演rain同父異母的妹妹沈金貝；同年，與鄧家佳、明道合作主演現代都市劇《最親最愛的人》，在劇中飾演盧景兒。2017年1月，與苗圃、王雅倫、劉釔彤合作出演的年代抗戰劇《孤戰》播出，在劇中飾演清新、活力的丹丹。